CN111436963A - 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统 - Google Patents

一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111436963A
CN111436963A CN202010551079.2A CN202010551079A CN111436963A CN 111436963 A CN111436963 A CN 111436963A CN 202010551079 A CN202010551079 A CN 202010551079A CN 111436963 A CN111436963 A CN 111436963A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
air
scanning
detector
patient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010551079.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111436963B (zh
Inventor
徐丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Anke Medical Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Anke Medical Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Anke Medical Technology Co ltd filed Critical Nanjing Anke Medical Technology Co ltd
Priority to CN202010551079.2A priority Critical patent/CN111436963B/zh
Publication of CN111436963A publication Critical patent/CN111436963A/zh
Priority to PCT/CN2020/108903 priority patent/WO2021253599A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111436963B publication Critical patent/CN111436963B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4208—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a particular type of detector
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating thereof
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/585—Calibration of detector units

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种头部移动CT探测器的自校准方法及扫描系统，应用于医学成像技术领域，自校准方法中包括：扫描前对头部移动CT探测器上电，扫描中获取病人扫描数据和空气扫描数据，扫描后在投影域对病人数据进行数据预处理和数据重建，利用空气扫描数据进行自校准，包括在投影域对病人扫描数据进行自校准或在图像域对病人图像数据进行自校准；获取自校准后的最终图像。本发明通过在病人扫描的过程中增加空气扫描，并通过空气扫描数据对病人扫描数据进行自校准，或通过空气图像数据对病人图像数据进行自校准，实现开机即扫，减少头部移动CT探测器的准备时间，降低对CT稳定性的需求，并降低系统成本。

Description

一种头部移动CT探测器的自校准方法及扫描系统
技术领域
本发明涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种头部移动CT探测器的自校准方法及扫描系统。
背景技术
CT（Computed Tomography）是一种重要的临床影像学诊断手段。移动头部CT系统是在传统CT的基础上发展出来的一种专用CT扫描系统。传统的CT机是固定在一个医院放射科的专用屏蔽室内，病人进行扫描时必须在屏蔽室内进行。但是需要进行头部扫描的病人中，很大一部分是无法自主移动的。将病人从普通病床移动到CT扫描病床上这个动作本身就会带来很大的病情恶化风险。另外对于脑中风或者脑梗塞这种急诊病人，进行确诊的时间非常宝贵。移动头部CT系统能很好地解决上述的这些难题。移动头部CT系统能在不移动病人的前提下进行扫描，也可以装备在急救车上在第一时间进行扫描。所以虽然移动头部CT系统只能完成传统CT的一部分诊断功能，但是其轻便性和可移动性是传统CT无法比拟的。
一般传统的CT系统中，系统刚上电是不能进行扫描的，因为探测器稳定需要一段时间。操作上需要进行一些基本的预热和校准才能保证图像中没有伪影。这对于传统CT来说并不是一个太大的问题，因为其使用方式是在固定的地点集中扫描一批病人，因此每天早上在固定的时间做预热和校准即可。移动头部CT中，因为其扫描方式的需求要比传统CT少很多，因此对校准的需求也少很多；但是移动头部CT由于其使用方式的特殊性，无法保证探测器时刻保持上电状态并随时可以工作。在移动头部CT的应用场景中，常见的是直到要使用该系统时，才刚刚给系统上电；然而探测器校准在目前的移动头部CT中，还是一项在上电以后、扫描病人之前必须进行的操作，因此这给移动头部CT的应用造成了很多困扰和不便。
在头部移动CT的特殊应用场景中（比如急救或者是术中），使用时间是不确定的，而且一旦需要使用时，时间也是非常紧迫的，基本上要求头部移动CT能做到开机即扫，不能有校准的流程。这为医院的实际使用造成了很多不变，而大幅提高头部移动CT的探测器的稳定性，这又带来了成本和价格的上升。
发明内容
技术目的：针对现有技术中头部移动CT在使用前需要校准，不能达到开机即扫的缺陷，本发明公开了一种头部移动CT探测器的自校准方法及扫描系统，通过在病人扫描的过程中增加空气扫描，并通过空气扫描对病人扫描数据或病人图像数据进行自校准，实现开机即扫，减少头部移动CT探测器的准备时间，降低对CT稳定性的需求，并降低系统成本。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种头部移动CT探测器的自校准方法，包括以下步骤：
S1、扫描前对头部移动CT探测器上电；
S2、扫描中获取病人扫描数据和空气扫描数据：头部移动CT探测器从靠近病人肩膀处向远离病人方向进行CT扫描，扫描部分包括病人头部及头部上方的部分空气，获取病人扫描数据和空气扫描数据；
S3、扫描后在投影域进行数据预处理：将病人扫描数据依次进行探测器本底校准、负对数化处理和射线硬化校准，输出预处理后的病人扫描数据；将空气扫描数据依次进行探测器本底校准、负对数化处理和射线硬化校准，输出预处理后的空气扫描数据；
S4、数据重建：对预处理后的病人扫描数据进行数据重建，获取病人图像数据；对预处理后的空气扫描数据进行数据重建，获取空气图像数据；
S5、利用空气扫描数据进行自校准：利用空气扫描数据进行自校准包括在投影域对病人扫描数据进行自校准或在图像域对病人图像数据进行自校准；
在投影域对病人扫描数据进行自校准的过程为：获取S2中的空气扫描数据，通过空气扫描数据计算探测器增益，执行S3，在病人扫描数据进行探测器本底校准和负对数化处理之间增加探测器增益校准，根据计算得到的探测器增益对探测器本底校准后的病人扫描数据进行探测器增益校准；执行S4，获取病人图像数据，该病人图像数据即为自校准后的最终图像；
在图像域对病人图像数据进行自校准的过程为：获取S2中的空气扫描数据，将空气扫描数据执行S3和S4，获取空气图像数据，并将空气图像数据执行S6；
S6、图像域数据处理：在图像域对病人图像数据和空气图像数据进行图像减法处理，获取自校准后的最终图像。
优选地，所述S5中通过空气扫描数据计算探测器增益之前，还包括对空气扫描数据判断是否存在物体数据以及去除物体数据对探测器增益的影响，其具体过程为：
对空气扫描数据进行归一化处理；
设置扫描数据阈值，对归一化处理后的空气扫描数据进行扫描数据阈值判断：
若空气扫描数据超出扫描数据阈值，则判断空气扫描时没有遮挡物体，空气扫描数据不包括物体数据，即直接将空气扫描数据计算探测器增益；
若空气扫描数据未超出扫描数据阈值，则判断空气扫描时存在遮挡物体，空气扫描数据包括物体数据，对未超出扫描数据阈值的该部分空气扫描数据设置权重，再根据设置权重后的该部分空气扫描数据及剩余空气扫描数据计算探测器增益。
优选地，所述S6中对病人图像数据和空气图像数据进行图像减法处理之前，还包括对空气图像数据判断是否存在物体图像以及去除物体图像，其具体过程为：
设置图像数据阈值，对空气图像数据进行图像数据阈值判断：
若空气图像数据未超出图像数据阈值，则判断空气扫描时没有遮挡物体，空气图像数据不包括物体图像，即直接将空气图像数据与病人图像数据进行图像减法处理；
若空气图像数据超出图像数据阈值，则判断空气扫描时存在遮挡物体，空气图像数据包括物体图像，根据图像数据阈值判断结果将空气图像数据分割为空气部分图像和非空气部分图像，在非空气部分图像中分割成探测器增益图像，将探测器增益图像和空气部分图像合并成空气校准图像，将空气校准图像作为新的空气图像数据，并与病人图像数据进行图像减法运算。
优选地，所述
S5中通过空气扫描数据计算探测器增益的计算模型计算公式为：
Figure 995022DEST_PATH_IMAGE001
其中，i为探测器的通道，
Figure 115425DEST_PATH_IMAGE002
为通道与通道之间变化的探测器增益，k为旋转方向
Figure 364003DEST_PATH_IMAGE003
上的采样，
Figure 228054DEST_PATH_IMAGE004
为同一通道在旋转方向上变化的探测器增益。
优选地，
所述通道与通道之间变化的探测器增益
Figure 760536DEST_PATH_IMAGE002
计算公式为：
Figure 51840DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 787715DEST_PATH_IMAGE006
为空气扫描数据，
Figure 455456DEST_PATH_IMAGE007
为总的采样数。
优选地，所述步骤S5中在病人扫描数据进行探测器本底校准和负对数化处理之间增加探测器增益校准，
探测器增益校准后的病人扫描数据计算公式为：
Figure 848303DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 310509DEST_PATH_IMAGE009
为探测器本底校准后的病人扫描数据，
Figure 330417DEST_PATH_IMAGE010
为探测器增益的计算模 型。
优选地，所述步骤S2的头部移动CT探测器从靠近病人肩膀处向远离病人方向进行CT扫描，扫描部分包括病人头部及头部上方的部分空气中，在进行空气扫描时，降低X射线的扫描电流mA来减少病人接收的辐射剂量。
一种头部移动CT探测器的自校准扫描系统，用于实现以上任一所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，包括头部移动CT探测器机架、机架导轨、头托、病床和病人；所述头部移动CT探测器机架安装于可移动底座的机架导轨上，头部移动CT探测器机架对病人进行扫描，病人躺在病床上，病人的头部放置于头托上。
优选地，所述头部移动CT探测器机架对病人进行扫描包括对病人的头部进行轴扫或螺旋扫描。
有益效果：
1、本发明通过在病人扫描的过程中增加空气扫描，并通过空气扫描数据对病人扫描数据进行自校准，或通过空气图像数据对病人图像数据进行自校准，实现开机即扫，减少头部移动CT探测器的准备时间；
2、本发明中通过在扫描过程后进行自校准，头部移动CT探测器不需要加热带和控制器来保持恒温，降低对CT稳定性的需求，并降低系统成本；
3、在通过空气扫描数据或空气图像进行自校准之前，加入空气扫描过程中是否存在物体的判断，并对存在物体时对空气扫描数据进行权重处理，或对空气图像数据去除物体图像，降低甚至去除物体对自校准过程的影响，大大提高自校准的精度。
附图说明
图1为本发明的系统示意图；
其中1为头部移动CT探测器机架，2为机架导轨，3为头托，4为病床，5为病人；
图2为本发明的扫描范围示意图；
图3a为传统CT上电到扫描的流程，图3b为本发明中CT上电到扫描的流程；
图4为本发明实施例一中的方法流程图；
图5为图4中空气扫描数据的处理流程图；
图6为本发明实施例二中的方法流程图；
图7为图6中空气图像数据的处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本方案的一种头部移动CT探测器的自校准方法及扫描系统做进一步的说明和解释。
如附图1所示，一种头部移动CT探测器的自校准扫描系统中，头部移动CT探测器机架1装配在可移动的底座上，在扫描的过程中，头部移动CT探测器机架1在底座的机架导轨2上前后移动，也可以是和整个底座一起前后移动；同时头部移动CT探测器机架1也在旋转，从而完成头部的轴扫，或者是螺旋扫描。一般情况下，为了病床4上病人5的安全，扫描的起始位置在靠近病人5的肩膀处，头部移动CT探测器机架1的运动方向是远离病人5的方向。病人5的头部一般放置在一个头托3上。
如附图2所示，在扫描的过程中，病人的头顶处一般没有其他物体。因此，扫描的过程中，头部移动CT探测器机架1可以多移动一些距离，在探测器的扫描视野离开病人的头部后，还继续扫描一段距离。这段扫描中病人并不在X射线的曝光区域中，因此病人收到的额外的辐射剂量的增加非常少。在空气扫描时，也可以降低扫描的电流mA来进一步减少病人收到的辐射剂量。在头部移动CT探测器机架1位于普通CT扫描范围和空气之间时，还存在一个头顶区域，这部分的曝光数据对图像并没有帮助，因此也不需要曝光（因为医生不需要看），可以调低甚至关闭X射线来降低对病人的辐射剂量。
通常情况下，空气扫描数据包括的空气扫描区域是需要头部移动CT探测器机架1完成一圈转动需要的区域；如果头部移动CT探测器机架1和探测器足够稳定的话可以适当降低；这部分区域的大小与探测器的覆盖范围和机架移动速度相关，通常在5cm之内。空气扫描数据可以在一定时间范围内对探测器进行有效的校正，在该时间范围内，扫描病人时可以不用包括空气扫描，这里的时间范围是完成一次病人扫描所需要的时间，通常在几分钟内。
这段曝光区域中，扫描视野里面一般没有任何物体的存在，因此可以使用这一段的曝光数据来对探测器的增益进行校准。由于这段空气的曝光数据在时间上距离病人的扫描非常近，因此即使在探测器刚刚上电时温度剧烈变化的过程中，探测器增益的变化也可以忽略，可以认为这段空气曝光数据计算得出的探测器增益就是实际曝光时的探测器增益。但是，扫描视野中也可能出现其他物体，如输液管等，此时需要对两种自校准方法中都可以加入判断，如果发现物体的存在，可以在空气扫描数据或者空气图像数据中，去除这些被物体挡住的数据，或者降低这些数据在计算中的比例，以避免这些物体对最终图像造成影响。
附图3a和图3b所示，传统的CT探测器设计中，探测器的导轨上会配有加热带和温度传感器，即通过探测器预热，以控制探测器模块温度的稳定性。在本发明中，由于探测器的增益是在扫描过程中获取的，因此探测器增益的准确性并不受探测器模块实际温度的影响，即实现上电即扫；因此，探测器在本发明中并不需要加热带和控制器来保持恒温，可以降低探测器的成本。
以下通过实施例一和实施例二分别阐述两种自校准方法。下文中涉及到探测器本底校准和射线硬化校准，以下给出这两种校准方式的介绍：
探测器本底校准是指：X射线探测器中，由于电子器件中暗电流的影响，信号中会存在一个固定的本底偏移；这个偏移量可以通过对探测器进行暗场校准获取，并在获取探测器数据后将其减去，此过程即为探测器本底校准。在下文中，如无特殊说明，测量数据都是指本底校准后的数据。
射线硬化校准是指：用于拍摄的X射线是由不同能量的光子组成的，由于能量低的光子比能量高的光子在穿透物体时衰减得多，使得透过物体的射线能谱发生了变化，这就是射线的硬化效应，影响图像的重建质量，带来“杯状”伪迹，射线硬化校准的实质就是尽可能地将多能谱射线校正为单能谱射线，目前最简单也是最常用的方法是多项式拟合的校准方法。
实施例一
如附图4所示，实施例一中采用的一种头部移动CT探测器的自校准方法的具体过程如下：
步骤1、移动CT上电；
步骤2、CT扫描：探测器机架通过底座前后移动，也可以在底座的导轨上前后移动，对病人进行扫描，扫描的起始位置在靠近病人的肩膀处，机架的运动方向是远离病人的方向，CT扫描方式为螺旋扫描或多步轴向扫描。在扫描过程中获取扫描数据，扫描数据包括病人扫描数据和空气扫描数据。
步骤3、数据预处理：在投影域中对病人扫描数据进行探测器本底校准，并对空气扫描数据计算探测器增益，根据探测器增益对探测器本底校准后的病人扫描数据进行探测器增益校准，之后对数据进行负对数化和射线硬化校准，输出预处理后的病人扫描数据，这里的预处理后的病人扫描数据是经过探测器增益校准的。
获取X射线探测器的病人扫描数据
Figure 536271DEST_PATH_IMAGE011
以后，通过公式（1）进行探测器本底校 准，得到探测器本底校准后的病人扫描数据
Figure 528498DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 676451DEST_PATH_IMAGE013
（1）
其中，i为探测器的通道，
Figure 386918DEST_PATH_IMAGE014
为探测器的本底，
Figure 130883DEST_PATH_IMAGE014
只与通道相关，而与采样点无 关。
探测器增益包括两个部分，一个是通道与通道之间的变化，另一个是同一通道在旋转方向上的变化，探测器增益的计算模型如公式（2）所示：
Figure 243196DEST_PATH_IMAGE015
（2）
其中，i为探测器的通道，
Figure 296471DEST_PATH_IMAGE016
为通道与通道之间变化的探测器增益，k为旋转方向
Figure 494234DEST_PATH_IMAGE017
上的采样，
Figure 41890DEST_PATH_IMAGE018
为同一通道在旋转方向上变化的探测器增益；
这里将同一通道在旋转方向上变化的探测器增益计算公式为：
Figure 8709DEST_PATH_IMAGE019
Figure 498465DEST_PATH_IMAGE020
（3）
其中J为与角度相关的固定系数矩阵，
Figure 917945DEST_PATH_IMAGE021
为与探测器通道相关的校准参数，反映了探 测器增益在旋转方向上的变化幅度。
探测器机架旋转一圈得到的空气扫描数据为
Figure 3713DEST_PATH_IMAGE022
，因为同一通道在旋转方向 上变化的探测器增益
Figure 825039DEST_PATH_IMAGE023
在旋转方向上的平均值为1，因此将
Figure 485696DEST_PATH_IMAGE022
在旋转方向上 求平均，可以得到通道与通道之间变化的探测器增益
Figure 392472DEST_PATH_IMAGE016
：
Figure 78668DEST_PATH_IMAGE024
Figure 20080DEST_PATH_IMAGE025
（4）
其中，
Figure 336791DEST_PATH_IMAGE022
为空气扫描数据，
Figure 980131DEST_PATH_IMAGE010
为探测器增益的计算模型，
Figure 470018DEST_PATH_IMAGE007
为总的采 样数。
对于每一个探测器通道i，可以通过如下公式计算同一通道在旋转方向上变化的 探测器增益
Figure 357DEST_PATH_IMAGE026
：
Figure 753549DEST_PATH_IMAGE027
（5）
通过拟合，即用空气扫描数据
Figure 369338DEST_PATH_IMAGE006
计算得到的通道与通道之间变化的探测器增 益
Figure 115446DEST_PATH_IMAGE002
和同一通道在旋转方向上变化的探测器增益
Figure 562608DEST_PATH_IMAGE026
来计算探测器增益的计算 模型
Figure 221123DEST_PATH_IMAGE010
。
探测器增益校准后的病人扫描数据
Figure 324208DEST_PATH_IMAGE028
计算公式为：
Figure 359160DEST_PATH_IMAGE008
（6）
其中，
Figure 378937DEST_PATH_IMAGE029
为探测器本底校准后的病人扫描数据。
步骤4、对经过探测器增益校准的预处理后的病人扫描数据进行数据重建，将扫描数据变换为图像数据，获取病人图像数据，该病人图像数据即最终图像。
数据重建算法中包括病人数据重排、滤波和反投影。数据重建算法中除了采用的滤波反投影算法以外，还可以采用迭代重建算法和人工智能重建算法等，都可以将投影数据变换为图像数据。
如附图5所示，空气扫描数据在计算探测器增益前，还需要对空气扫描数据判断是 否存在物体。在扫描的过程中，病人的头顶处可能出现其他遮挡物，此时就需要对空气扫描 数据进行阈值判断。对于空气扫描数据，先在旋转方向上进行归一化处理，若是扫描视野中 没有遮挡物，归一化处理后的数据应接近于1，并伴随有轻微的角度方向上的变化；若是扫 描视野中存在遮挡物，由于X射线的衰减是指数衰减，因此归一化处理后的数据在遮挡物处 会快速下降。设置一个扫描数据阈值，该扫描数据阈值的具体大小可以设置为略小于1，对 归一化处理后的空气扫描数据进行扫描数据阈值判断，进而有效判断在探测器通道i在旋 转方向
Figure 5091DEST_PATH_IMAGE030
上有没有被物体遮挡，根据遮挡情况调整空气扫描数据在该部分的权重w，甚至 去除该部分数据，进而通过公式（3）和公式（4）计算探测器增益，达到减小甚至消除被遮挡 的数据对最终校准结果影响的目的。
实施例二
如附图6所示，实施例二中采用的一种头部移动CT探测器的自校准方法的具体过程如下：
步骤1、移动CT上电；
步骤2、CT扫描：探测器机架通过底座前后移动，也可以在底座的导轨上前后移动，对病人进行扫描，扫描的起始位置在靠近病人的肩膀处，机架的运动方向是远离病人的方向，CT扫描方式为螺旋扫描或多步轴向扫描。在扫描过程中获取扫描数据，扫描数据包括病人扫描数据和空气扫描数据。
步骤3、数据预处理：在投影域中对病人扫描数据和空气扫描数据分别依次进行探测器本底校准、负对数化和射线硬化校准，输出预处理后的病人扫描数据和空气扫描数据。
步骤4、对病人扫描数据和空气扫描数据进行数据重建，获取病人图像数据和空气图像数据，在图像域中对病人图像数据和空气图像数据进行图像减法运算，获取最终图像。图像减法运算就是两幅图像同一位置像素的灰度值或彩色分量进行相减。
数据重建算法中包括病人数据重排、滤波和反投影。数据重建算法中除了采用的滤波反投影算法以外，还可以采用迭代重建算法和人工智能重建算法等，都可以将投影数据变换为图像数据。
如附图7所示，空气图像数据在与病人图像数据运算获取最终图像前，还需要对空气图像数据判断是否存在物体，获取空气校准图像，空气校准图像再与病人图像数据进行图像减法运算。在扫描的过程中，病人的头顶处可能出现其他遮挡物，因为不能在图像重建的过程中降低遮挡数据的权重，所以空气图像数据会受到遮挡物的影响。
由于在空气图像数据中，空气部分的CT值的均值为零，而物体的CT值大于零，同时CT扫描过程中的物体，相对于探测器增益造成的伪影来说，在空间上的频率是不同的，即图像信号变化的速度不同，CT扫描中的物体一般属于低频，而探测器增益造成的细小的环形伪影一般属于高频，可通过极坐标变换后进行滤波，获取探测器增益影响带来的高频图像，实现探测器增益图像与物体图像分离。
首先对空气图像数据进行图像数据阈值判断，设置一个图像数据阈值，该图像数据阈值的具体大小可以设置为零，将空气图像数据分割为空气部分图像和非空气部分图像，再对非空气部分图像在空间上通过极坐标变换后进行滤波，获取高频图像和低频图像，其中高频图像对应的是探测器增益带来的伪影图像，低频图像是扫描过程中遮挡物图像，将高频图像和空气部分图像合并成空气校准图像，该空气校准图像用于与病人图像数据进行图像减法运算。
本发明通过在病人扫描的过程中增加空气扫描，并通过空气扫描数据对病人扫描数据进行自校准，或通过空气图像数据对病人图像数据进行自校准，实现开机即扫，减少头部移动CT探测器的准备时间。在通过空气扫描数据或空气图像进行自校准之前，加入空气扫描过程中是否存在物体的判断，并对存在物体时对空气扫描数据进行权重处理，或对空气图像数据去除物体图像，降低甚至去除物体对自校准过程的影响，大大提高自校准的精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、扫描前对头部移动CT探测器上电；
S2、扫描中获取病人扫描数据和空气扫描数据：头部移动CT探测器从靠近病人肩膀处向远离病人方向进行CT扫描，扫描部分包括病人头部及头部上方的部分空气，获取病人扫描数据和空气扫描数据；
S3、扫描后在投影域进行数据预处理：将病人扫描数据依次进行探测器本底校准、负对数化处理和射线硬化校准，输出预处理后的病人扫描数据；将空气扫描数据依次进行探测器本底校准、负对数化处理和射线硬化校准，输出预处理后的空气扫描数据；
S4、数据重建：对预处理后的病人扫描数据进行数据重建，获取病人图像数据；对预处理后的空气扫描数据进行数据重建，获取空气图像数据；
S5、利用空气扫描数据进行自校准：利用空气扫描数据进行自校准，包括在投影域对病人扫描数据进行自校准或在图像域对病人图像数据进行自校准；
在投影域对病人扫描数据进行自校准的过程为：获取S2中的空气扫描数据，通过空气扫描数据计算探测器增益，执行S3，在病人扫描数据进行探测器本底校准和负对数化处理之间增加探测器增益校准，根据计算得到的探测器增益对探测器本底校准后的病人扫描数据进行探测器增益校准；执行S4，获取病人图像数据，该病人图像数据即为自校准后的最终图像；
在图像域对病人图像数据进行自校准的过程为：获取S2中的空气扫描数据，将空气扫描数据执行S3和S4，获取空气图像数据，并将空气图像数据执行S6；
S6、图像域数据处理：在图像域对病人图像数据和空气图像数据进行图像减法处理，获取自校准后的最终图像。
2.根据权利要求1所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于：所述S5中通过空气扫描数据计算探测器增益之前，还包括对空气扫描数据判断是否存在物体数据以及去除物体数据对探测器增益的影响，其具体过程为：
对空气扫描数据进行归一化处理；
设置扫描数据阈值，对归一化处理后的空气扫描数据进行扫描数据阈值判断：
若空气扫描数据超出扫描数据阈值，则判断空气扫描时没有遮挡物体，空气扫描数据不包括物体数据，即直接将空气扫描数据计算探测器增益；
若空气扫描数据未超出扫描数据阈值，则判断空气扫描时存在遮挡物体，空气扫描数据包括物体数据，对未超出扫描数据阈值的该部分空气扫描数据设置权重，再根据设置权重后的该部分空气扫描数据及剩余空气扫描数据计算探测器增益。
3.根据权利要求1所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于：所述S6中对病人图像数据和空气图像数据进行图像减法处理之前，还包括对空气图像数据判断是否存在物体图像以及去除物体图像，其具体过程为：
设置图像数据阈值，对空气图像数据进行图像数据阈值判断：
若空气图像数据未超出图像数据阈值，则判断空气扫描时没有遮挡物体，空气图像数据不包括物体图像，即直接将空气图像数据与病人图像数据进行图像减法处理；
若空气图像数据超出图像数据阈值，则判断空气扫描时存在遮挡物体，空气图像数据包括物体图像，根据图像数据阈值判断结果将空气图像数据分割为空气部分图像和非空气部分图像，在非空气部分图像中分割成探测器增益图像，将探测器增益图像和空气部分图像合并成空气校准图像，将空气校准图像作为新的空气图像数据，并与病人图像数据进行图像减法运算。
4.根据权利要求1所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于：所述S5中通过空气扫描数据计算探测器增益的计算模型计算公式为：
Figure 345089DEST_PATH_IMAGE001
其中，i为探测器的通道，
Figure 793388DEST_PATH_IMAGE002
为通道与通道之间变化的探测器增益，k为旋转方向
Figure 714071DEST_PATH_IMAGE003
上的采样，
Figure 640438DEST_PATH_IMAGE004
为同一通道在旋转方向上变化的探测器增益。
5.根据权利要求4所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于：所述通道 与通道之间变化的探测器增益
Figure 720390DEST_PATH_IMAGE002
计算公式为：
Figure 697180DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 495371DEST_PATH_IMAGE006
为空气扫描数据，
Figure 100796DEST_PATH_IMAGE007
为总的采样数。
6.根据权利要求1所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于，所述步骤S5中在病人扫描数据进行探测器本底校准和负对数化处理之间增加探测器增益校准，探测器增益校准后的病人扫描数据计算公式为：
Figure 35254DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 684410DEST_PATH_IMAGE010
为探测器本底校准后的病人扫描数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为探测器增益的计算模 型。
7.根据权利要求1所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于，所述步骤S2的头部移动CT探测器从靠近病人肩膀处向远离病人方向进行CT扫描，扫描部分包括病人头部及头部上方的部分空气中，在进行空气扫描时，降低X射线的扫描电流mA来减少病人接收的辐射剂量。
8.一种头部移动CT探测器的自校准扫描系统，用于实现如权利要求1-7任一所述的一种头部移动CT探测器的自校准方法，其特征在于：包括头部移动CT探测器机架（1）、机架导轨（2）、头托（3）、病床（4）和病人（5）；所述头部移动CT探测器机架（1）安装于可移动底座的机架导轨（2）上，头部移动CT探测器机架（1）对病人（5）进行扫描，病人（5）躺在病床（4）上，病人（5）的头部放置于头托（3）上。
9.根据权利要求8所述的一种头部移动CT探测器的自校准扫描系统，其特征在于：所述头部移动CT探测器机架（1）对病人（5）进行扫描包括对病人（5）的头部进行轴扫或螺旋扫描。
CN202010551079.2A 2020-06-17 2020-06-17 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统 Active CN111436963B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010551079.2A CN111436963B (zh) 2020-06-17 2020-06-17 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统
PCT/CN2020/108903 WO2021253599A1 (zh) 2020-06-17 2020-08-13 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010551079.2A CN111436963B (zh) 2020-06-17 2020-06-17 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111436963A true CN111436963A (zh) 2020-07-24
CN111436963B CN111436963B (zh) 2020-09-15

Family

ID=71655378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010551079.2A Active CN111436963B (zh) 2020-06-17 2020-06-17 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111436963B (zh)
WO (1) WO2021253599A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112237437A (zh) * 2020-11-13 2021-01-19 南京安科医疗科技有限公司 步进变螺旋的移动ct扫描方法、系统及存储介质
WO2021253599A1 (zh) * 2020-06-17 2021-12-23 南京安科医疗科技有限公司 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统
CN116807502A (zh) * 2023-06-28 2023-09-29 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 用于校正计算机断层扫描设备的扫描数据的方法及装置
CN116842321A (zh) * 2023-07-11 2023-10-03 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 计算机断层扫描设备的扫描数据的校正方法及校正装置
CN117243624A (zh) * 2023-11-17 2023-12-19 苏州波影医疗技术有限公司 一种ct参考探测器的遮挡补偿方法及ct系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115454189B (zh) * 2022-09-26 2023-07-18 明峰医疗系统股份有限公司 基于探测器数据的管电流实时控制方法、系统及计算机可读存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0924043A (ja) * 1995-07-10 1997-01-28 Toshiba Corp Ｘ線画像作成方法、ｘ線画像作成装置及びｘ線ｃｔスキャナ
US20070116180A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 General Electric Company Portable digital detector system
CN101006927A (zh) * 2006-01-12 2007-08-01 株式会社东芝 X射线计算机断层摄影装置及其摄影用校正数据生成方法
CN101672805A (zh) * 2008-09-11 2010-03-17 同方威视技术股份有限公司 更新校正表的方法、校正探测数据的方法及安全检查系统
JP2010252951A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Hitachi Medical Corp Ｘ線ｃｔ装置およびこれを用いたデータ取得方法
CN102551757A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 富士胶片株式会社 图像捕获控制器和放射线照像图像捕获系统
CN102894990A (zh) * 2012-10-12 2013-01-30 深圳安科高技术股份有限公司 一种移动式ct扫描装置
US20130156163A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 General Electric Company Method and apparatus for reconstructing an image of an object
CN108056785A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 一种平板探测器增益校正模板的更新方法
WO2019010648A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-17 Shenzhen United Imaging Healthcare Co., Ltd. SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTION TO AIR

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047861A (en) * 1990-07-31 1991-09-10 Eastman Kodak Company Method and apparatus for pixel non-uniformity correction
JPH10260487A (ja) * 1997-01-14 1998-09-29 Canon Inc 放射線画像撮影装置
JP3880117B2 (ja) * 1997-01-27 2007-02-14 キヤノン株式会社 画像読取方法及び装置
CN1273085C (zh) * 2003-12-18 2006-09-06 东软飞利浦医疗设备系统有限责任公司 校正ct机球管焦点偏移的方法
JP2010178914A (ja) * 2009-02-05 2010-08-19 Hitachi Medical Corp 移動型ｘ線撮影装置
CN102652674B (zh) * 2011-03-04 2014-02-19 首都师范大学 一种消除ct图像中的几何伪影的方法和系统
US9299171B2 (en) * 2011-04-05 2016-03-29 Koninklijke Philips N.V. Adaptive calibration for tomographic imaging systems
CN102800073B (zh) * 2012-06-28 2015-01-28 西北工业大学 一种锥束ct环形伪影的自动判别与校正方法
CN106373164A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 首都师范大学 一种消除显微ct图像几何伪影的方法和应用
JP7095409B2 (ja) * 2018-05-30 2022-07-05 大日本印刷株式会社 医用画像処理装置、医用画像処理方法、プログラム、及びｍｐｒ像生成方法
CN109730712B (zh) * 2018-12-28 2022-08-09 深圳安科高技术股份有限公司 一种ct球管焦点跟踪方法及其系统
CN111436963B (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 南京安科医疗科技有限公司 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0924043A (ja) * 1995-07-10 1997-01-28 Toshiba Corp Ｘ線画像作成方法、ｘ線画像作成装置及びｘ線ｃｔスキャナ
US20070116180A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 General Electric Company Portable digital detector system
CN101006927A (zh) * 2006-01-12 2007-08-01 株式会社东芝 X射线计算机断层摄影装置及其摄影用校正数据生成方法
CN101672805A (zh) * 2008-09-11 2010-03-17 同方威视技术股份有限公司 更新校正表的方法、校正探测数据的方法及安全检查系统
JP2010252951A (ja) * 2009-04-23 2010-11-11 Hitachi Medical Corp Ｘ線ｃｔ装置およびこれを用いたデータ取得方法
CN102551757A (zh) * 2010-12-28 2012-07-11 富士胶片株式会社 图像捕获控制器和放射线照像图像捕获系统
US20130156163A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 General Electric Company Method and apparatus for reconstructing an image of an object
CN102894990A (zh) * 2012-10-12 2013-01-30 深圳安科高技术股份有限公司 一种移动式ct扫描装置
WO2019010648A1 (en) * 2017-07-12 2019-01-17 Shenzhen United Imaging Healthcare Co., Ltd. SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTION TO AIR
CN108056785A (zh) * 2017-12-04 2018-05-22 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 一种平板探测器增益校正模板的更新方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021253599A1 (zh) * 2020-06-17 2021-12-23 南京安科医疗科技有限公司 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统
CN112237437A (zh) * 2020-11-13 2021-01-19 南京安科医疗科技有限公司 步进变螺旋的移动ct扫描方法、系统及存储介质
CN116807502A (zh) * 2023-06-28 2023-09-29 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 用于校正计算机断层扫描设备的扫描数据的方法及装置
CN116807502B (zh) * 2023-06-28 2024-03-15 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 用于校正计算机断层扫描设备的扫描数据的方法及装置
CN116842321A (zh) * 2023-07-11 2023-10-03 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 计算机断层扫描设备的扫描数据的校正方法及校正装置
CN116842321B (zh) * 2023-07-11 2024-03-15 赛诺威盛医疗科技(扬州)有限公司 计算机断层扫描设备的扫描数据的校正方法及校正装置
CN117243624A (zh) * 2023-11-17 2023-12-19 苏州波影医疗技术有限公司 一种ct参考探测器的遮挡补偿方法及ct系统
CN117243624B (zh) * 2023-11-17 2024-02-09 苏州波影医疗技术有限公司 一种ct参考探测器的遮挡补偿方法及ct系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021253599A1 (zh) 2021-12-23
CN111436963B (zh) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111436963B (zh) 一种头部移动ct探测器的自校准方法及扫描系统
US9865060B2 (en) X-ray computed-tomography apparatus and imaging-condition-setting support apparatus
US7983457B2 (en) Method and system for automatically determining regions in a scanned object
US6810102B2 (en) Methods and apparatus for truncation compensation
US6848827B2 (en) Method and apparatus for calibrating detector spectral response
JP4516256B2 (ja) Ｘ線被曝を制限した局所的ｃｔ画像再構成
US8837666B2 (en) X-ray CT apparatus
US8611627B2 (en) CT spectral calibration
US11497459B2 (en) Methods and system for optimizing an imaging scan based on a prior scan
US9687201B2 (en) X-ray CT system
KR101094180B1 (ko) 파노라마 영상 획득 방법 및 장치
CN108876730B (zh) 校正运动伪影的方法、装置及设备和存储介质
JP5406047B2 (ja) Ｘ線ｃｔ装置
US10945697B2 (en) X-ray CT apparatus
US20030058994A1 (en) Computed tomography method and apparatus for registering data with reduced radiation stress to the patient
WO2017045620A1 (zh) 一种计算机断层成像方法与系统
JP2017196410A (ja) 医用画像処理装置及び医用画像診断装置
US20220386972A1 (en) Radiological imaging method
Inoue Radiation dose modulation of computed tomography component in positron emission tomography/computed tomography
US6680995B2 (en) Method and apparatus of determining and displaying a helical artifact index
US9858688B2 (en) Methods and systems for computed tomography motion compensation
JP2003299643A (ja) 断層撮影装置
Ishita et al. Inaccurate table height setting affects the organ-specific radiation dose in computed tomography
US20230145920A1 (en) Systems and methods for motion detection in medical images
JP2002153454A (ja) Ｘ線ｃｔ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant